[深入浅出Cocoa]详解键值观察（KVO）及其实现机理

Posted 2021-04-30 iOS开发

罗朝辉 (http://www.cppblog.com/kesalin/)

一，前言

Objective-C 中的键(key)-值(value)观察(KVO)并不是什么新鲜事物，它来源于设计模式中的观察者模式，其基本思想就是：

一个目标对象管理所有依赖于它的观察者对象，并在它自身的状态改变时主动通知观察者对象。这个主动通知通常是通过调用各观察者对象所提供的接口方法来实现的。观察者模式较完美地将目标对象与观察者对象解耦。

在 Objective-C 中有两种使用键值观察的方式：手动或自动，此外还支持注册依赖键（即一个键依赖于其他键，其他键的变化也会作用到该键）。下面将一一讲述这些，并会深入 Objective-C 内部一窥键值观察是如何实现的。

本文源码下载：点此下载

http://files.cnblogs.com/kesalin/DeepIntoKVO.zip

二，运用键值观察

1，注册与解除注册

如果我们已经有了包含可供键值观察属性的类，那么就可以通过在该类的对象（被观察对象）上调用名为 NSKeyValueObserverRegistration 的 category 方法将观察者对象与被观察者对象注册与解除注册：

- (void)addObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath options:(NSKeyValueObservingOptions)options context:(void *)context;
- (void)removeObserver:(NSObject *)observer forKeyPath:(NSString *)keyPath;

这两个方法的定义在 Foundation/NSKeyValueObserving.h 中，NSObject，NSArray，NSSet均实现了以上方法，因此我们不仅可以观察普通对象，还可以观察数组或结合类对象。在该头文件中，我们还可以看到 NSObject 还实现了 NSKeyValueObserverNotification 的 category 方法（更多类似方法，请查看该头文件）：

- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key;
- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key;

这两个方法在手动实现键值观察时会用到，暂且不提。

值得注意的是：不要忘记解除注册，否则会导致资源泄露。

2，设置属性

将观察者与被观察者注册好之后，就可以对观察者对象的属性进行操作，这些变更操作就会被通知给观察者对象。注意，只有遵循 KVO 方式来设置属性，观察者对象才会获取通知，也就是说遵循使用属性的 setter 方法，或通过 key-path 来设置：

[target setAge:30]; 
[target setValue:[NSNumber numberWithInt:30] forKey:@"age"];

3，处理变更通知

观察者需要实现名为 NSKeyValueObserving 的 category 方法来处理收到的变更通知：

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary *)change context:(void *)context;

在这里，change 这个字典保存了变更信息，具体是哪些信息取决于注册时的 NSKeyValueObservingOptions。

4，下面来看看一个完整的使用示例：

观察者类：

// Observer.h
@interface Observer : NSObject
@end

// Observer.m
#import "Observer.h"
#import <objc/runtime.h>
#import "Target.h"

@implementation Observer

- (void) observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath
                       ofObject:(id)object 
                         change:(NSDictionary *)change
                        context:(void *)context
{
    if ([keyPath isEqualToString:@"age"])
    {
        Class classInfo = (Class)context;
        NSString * className = [NSString stringWithCString:object_getClassName(classInfo)
                                                  encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@" >> class: %@, Age changed", className);

        NSLog(@" old age is %@", [change objectForKey:@"old"]);
        NSLog(@" new age is %@", [change objectForKey:@"new"]);
    }
    else
    {
        [super observeValueForKeyPath:keyPath
                             ofObject:object
                               change:change
                              context:context];
    }
}

@end

注意：在实现处理变更通知方法 observeValueForKeyPath 时，要将不能处理的 key 转发给 super 的 observeValueForKeyPath 来处理。

使用示例：

Observer * observer = [[[Observer alloc] init] autorelease];

Target * target = [[[Target alloc] init] autorelease];
[target addObserver:observer
         forKeyPath:@"age"
            options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld
            context:[Target class]];

[target setAge:30];
//[target setValue:[NSNumber numberWithInt:30] forKey:@"age"];

[target removeObserver:observer forKeyPath:@"age"];

在这里 observer 观察 target 的 age 属性变化，运行结果如下：

  >> class: Target, Age changed

  old age is 10

  new age is 30

三，手动实现键值观察

上面的 Target 应该怎么实现呢？首先来看手动实现。

@interface Target : NSObject
{
    int age;
}

// for manual KVO - age
- (int) age;
- (void) setAge:(int)theAge;

@end

@implementation Target

- (id) init
{
    self = [super init];
    if (nil != self)
    {
        age = 10;
    }

    return self;
}

// for manual KVO - age
- (int) age
{
    return age;
}

- (void) setAge:(int)theAge
{
    [self willChangeValueForKey:@"age"];
    age = theAge;
    [self didChangeValueForKey:@"age"];
}

+ (BOOL) automaticallyNotifiesObserversForKey:(NSString *)key {
    if ([key isEqualToString:@"age"]) {
        return NO;
    }

    return [super automaticallyNotifiesObserversForKey:key];
}

@end

首先，需要手动实现属性的 setter 方法，并在设置操作的前后分别调用 willChangeValueForKey: 和 didChangeValueForKey方法，这两个方法用于通知系统该 key 的属性值即将和已经变更了；

其次，要实现类方法 automaticallyNotifiesObserversForKey，并在其中设置对该 key 不自动发送通知（返回 NO 即可）。这里要注意，对其它非手动实现的 key，要转交给 super 来处理。

四，自动实现键值观察

自动实现键值观察就非常简单了，只要使用了属性即可。

@interface Target : NSObject// for automatic KVO - age
@property (nonatomic, readwrite) int age;
@end

@implementation Target
@synthesize age; // for automatic KVO - age

- (id) init
{
    self = [super init];
    if (nil != self)
    {
        age = 10;
    }

    return self;
}

@end

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